简述什么是开关电源干扰的抑制技术?

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一般的高保真音频功率放大器电容滤波整流电源必须使用大容量的变压器，以确保高性能的电源系统体积较大， ，质量，重量和成本方面的问题。良好的线性稳压电源设计，性能高，并在一定程度上可以降低电源系统的质量。但由于稳压电路必须使用高品质的元件，这将进一步降低电力成本效益。同时，电源稳压电路管工作在放大区，功耗将导致电力系统的效率下降。

高频开关电源开关电源（以下简称）的特点，体积小，重量轻，效率高，被广泛应用于电子产品。然而，由于一般开关电源的音频功率放大器性能不理想，所以一直没有的高保真音频功率放大器中获得广泛应用。

2，开关电源，电磁干扰并不是主要矛盾

% o# Q% k$ e( B; O( ^深入的分析开关电源的音频功率放大器表现不佳的原因，是关键的音频专用开关电源的发展。实践证明，音频功率放大器电源和开关电源的特殊要求的特点，分析结果的基础上，开关电源设计，采取有针对性的措施，音频功率放大器表现非常好。实验和主观听音评价表明，它可以完全替代其他形式的权力，成为主流的高保真音频功放电源。 一般认为，在开关电源电磁干扰的主要因素是在它的音质表现然而，这些干扰的频率成分的分析发现，这其实是一个误解。 开关电源的电磁干扰形成的原因有多种，包括以下几个方面：

事实上，过渡波形不能成为一个理想的矩形波，矩形波的开关功率晶体管的开启和关闭瞬间会被扭曲。开关功率三极管的负载是一个高频变压器，高频变压器的初级线圈和开关的寄生电容的电荷存储在即时切换导通，变压器初级会出现非常电流，会导致大的振幅峰值的矩形的初始部分上叠加波，其频带很宽，谐波丰富，会产生高频干扰。当原始饱和开关断开，变压器的漏磁通的漏电感中的能量的一部分，引起的能量的一部分，是不是从的线圈转移到二次线圈，存储和集电极（或漏极）电路的电容，电阻形成有尖峰衰减振荡上叠加的夹断电压，形成关闭电压尖峰脉冲，它的特征还在于由谐波丰富，并且频率是高的。这些谐波的干扰可以被发送到的输入和输出端子上形成的网格和负载传导干扰。另外，高频开关电流环路构成的高频变压器的初级线圈，开关和一个滤波电容可能产生较大的空间辐射，形成辐射干扰。

" M! H% T) k; z. S（1）输入电路的电磁干扰的频率交流电经过整流滤波后的导通时间的基础上，峰值脉冲电流的方式来提供能量。这种脉冲电流由一系列的高次谐波成分。这些谐波分量沿着传输电路传导和辐射干扰。然而，这样的干扰是不唯一的一个开关电源，它也出现在一般使用的电源变压器的整流电路的电容滤波器。因此，这不是一种开关电源的干扰。 由开关电路（2）产生的电磁干扰开关回路的开关电源，其中一个主要的干扰源产生的电磁干扰。开关电源电源转换管工作在高电流开关状态，其变换波形为矩形波。矩形波的奇次谐波，独特的谐波干扰。 （3）

EMC开关电源不好，肯定会影响无线电广播，电视，移动通信设备，无线电设备的正常工作。以上100 kHz的开关频率设计（一般使用MOS管实现200 kHz的开关频率），甚至如果不采取特殊措施，为这些干扰，也不会影响比较窄的通带音频功放工作正常。

* ?0 O/ Y  u% {次级整流电路的次级整流电路所产生的电磁干扰，一方面会产生类似的整流电路的谐波干扰，但由于转化频率比电源频率高得多，因此，这样的干扰频率要高得多。另一方面，二次侧整流二极管的正向传递中的PN结二极管的反向电压的电荷累积，使电荷累积会消失，反向交换。由于开关管变换器的频率较高，二极管由导通到关断时间是很短的。因此，在一个短的时间内，使所存储的电荷迅速消失，将的特定反向浪涌电流流经变压器，变压器的漏感和其他分布参数的影响下，将形成一个高频电磁干扰。 纵观这些干扰可以看到，他们是超过高频率的电源开关频率的干扰。文献[3-4]：开关电源的电磁干扰频率是高于的开关电源的开关频率。

开关电源，高频变换电路多种形式，变换电路推挽，全桥，半桥，单端正激和单端反激式和其他形式。半桥转换器电路，更适合于使用在瞬时输出功率，大动态范围的音频功率放大器输出功率远大于普通的单端电路，另外，在高频变压器的初级在整个周期流过电流，能防止高频变压器磁芯出现单向偏磁磁饱和发生时，更充分地使用的核心的体积，在相同功率下，可用较小的芯。同时它克服的推挽式电路，功率晶体管的匹配要求的程度较低，低晶体管的击穿电压和输入滤波电容器电压的要求的缺点。再加上它比全桥变换器的结构简单，成本低，所以它是一个优选的形式变换的音频放大器的开关电源。

+ k" y# s9 i" V事实上，正是由于开关电源提供范围广泛的电磁干扰，开关电源了几十年的发展过程中存在的，这也是为了减少电磁干扰方面取得了很大的努力。通过吸收电路，以减少电路中的电压和电流，使用软开关技术变换校正波形; EMI滤波技术的变化率，来抑制传导的开关电源的干扰;选择的驱动电路，控制开关是接通和关断时的电压和电流的变化率，优选的组分（包括功率管，二极管，变压器等）;合理的印刷电路板布局，布线和接地之间的电磁辐射的印刷电路板和印刷电路板电路，以减少串扰，加强盾。设计，以满足电磁兼容（EMC）标准的开关电源并不困难。  3音频功率放大器开关电源的形式选择音频功率放大器的功率要求的大量的动力储备，以应付庞大的动态，只有这样，交响乐经常在负载快速变化的电源供应器的响应速度必须非常快恢复这些高频信号的阵阵。大的功率储备和高反应速度的设计音频功率放大器，开关电源的两个基本原则。开关电源通常没有特殊的考虑，在这两个方面，这是他们所无法适应的音频功率放大器的根本原因。事实表明，按照这两个原则设计的音频功率放大器性能的开关电源是优秀的。

从电源的输出端子，输出电压是相对稳定的，△U是总是小的，必须被放大的误差信号来驱动的PWM电路。另一方面，输出电流，由于整体功率电阻是很小的，所以，只要有一个微小的△U将反应是非常△I如果△I直接施加到PWM电路，它的使用控制的脉冲宽度， ，以调节输出电压，并跳到所述误差放大链路，将大大提高电源的响应速度。即，电流控制电路。因此，电流型开关电源的控制电路（最多为10μs水平）的瞬态响应是远远优于所述控制电路的电压（ms级别只）。由于电源的内部电阻是不是线性电阻器，电流控制是更难以实现高精度。因此，晶体管音频功率放大器，开关电源也应介绍两种控制模式。

4 \5 z" Z5 N: A) k" R稳压器开关电源是通过调整该管的电源开关的占空比来实现。常用于改变占空比控制模式有两种类型：即，脉冲宽度调制（脉冲宽度调制，PWM）和脉冲频率调制（脉冲频率调制PFM）。根据开关电源的输出电压的脉冲宽度调制器，来自动改变的方波脉冲的宽度，从而改变功率晶体管的导通时间，以稳定的输出电压的开关电源。脉冲频率调制器，以维持恒定的导通时间，根据开关电源的输出电压，改变占空比的方波的频率来自动改变。随着操作频率的频率控制模式被改变时，过滤器的后级电路的设计是比较困难的，因此，开关电源的音频功率放大器也与大部分的开关电源，作为合适的PWM控制。 使用电压模式控制电路的开关电源。其基本的工作过程是：比较电路，采样后的输出电压与基准电压进行比较，比较结果时，将产生某些因素导致的输出电压的变化的误差信号，由开关电路的脉冲宽度放大的误差信号的控制，输出电压的稳定化的目的。这种控制方法[2]分析比较放大电路线性稳压电源类似的缺点：误差会影响瞬态响应的功率放大电路中，当负载快速变化的调控网络的滞后性，电源的输出电压会出现瞬间下跌。晶体管音频功率放大器是等效负载阻抗迅速变化的电压型开关电源的控制电路无法跟踪这个瞬息万变的，所以它是不适合的音频功率放大器。 开关的干扰虽然它是不影响声音质量的主要因素，但为了达到电磁兼容标准，采取了各种传统的干扰抑制措施，再加上软开关技术。图1是一个流程图，为音频功率放大器的开关电源。 按照图1 000W±70V音频功率放大器开关电源，无论是从测试条件或实际性能的角度来看都很优秀的设计。  4 100 Hz纹波测试

测零信号输入电源电压±70.88 V.访问功率放大器，功率放大器的负载RZ 8Ω高功率电阻。信号的频率为50赫兹，设置在两端的波形的观察的RZ信号发生器和信号放大器的输入用示波器，调整的信号的振幅，即将发生削波失真测量RZ两端的电压。测得的峰值电压为68 V时，对应于48伏交流电压的有效值，在图6中所示，并因此为288 W的固定输入电压的最大正弦波输出功率，从而使中的功率放大器的最大正弦输出状态，改变信号的频率，并在不同的频率来测量的电源电压的瞬态条件。

开关电源的首次直接交流整流滤波，开关转换器，次级整流PWM控制调节器。在前面的整个过程中会产生频率为100 Hz的纹波，这听起来可能造成污染的纹波分量大小是反映电能质量的一个重要指标。由于滤波电容一般都不大（2000μF），重型前产生的纹波是比较强的，这个纹波的减排工艺落后，但并不能完全消除它。图2-3是在负载电源纹波电流的定量测试结果，测量方法和文献[2]一样。 从图中可以看出，价值大约20mV的纹波PP比文献[2]中的线性稳压器高5倍，但仍然不小，尤其是在情况下，一个相对较小的负载电流纹波较小，实践表明，在实际应用中的开关功率晶体管音频功率放大器，并不会造成一个100 Hz的交流声干扰。  5开关干扰试验图4-5传导干扰的负载侧的电源负载电流的4一个定量的测试结果，测量方法，和纹波电压同样地测量。可以看出，从图4中，主要由约1 V（PP）的干扰，而不是太大。从图5中可以看出，主要的干扰频率为约7兆赫，滞后远音频范围内，也不会影响的音频功率放大器的工作。 观察开关电源0.5米，在连接电脑，电视，传导和辐射干扰的总电源板没有找到他们，FM收音机将不会受到影响任何方式离开关闭电源，在0.5米;然而，在左侧1米处的功率的中波广播将是明显的干扰，且抗干扰能力差能力的调幅波（一般电子启动器的荧光灯会严重干扰波兰电台的工作），也与一个开关电源实验没有采取屏蔽措施有关。  6短暂的交流负载特性试验功率瞬态AC负载特性比静态负载特性，以更好地反映电源的性能。通过其的测试可以清楚地反映在电源的动态特性，并能计算出在各种情况下的电源的动态内阻。具体的测量方法与文献[2]相似。 瞬间变化的正，负电源的情况很相似，只给出正电源瞬间变化的实验结果。

对比功率[2]中提到的传统的核心所形成的桥式整流1 500W变压器的电容滤波电源变压器的二次利用双49 V自来水，过滤负载直流电压约±68 V，接近转换电源电压。试听的节目源，包括大编制交响乐，弦乐，美声，流行和其他类型的高品质的CD，SACD的新来源。

示波器水平基线，上面的曲线的一部分表示在图7中，在负半周期的工作状态中的功率放大器，则NPN型功放管的偏压降低，直到截止，因此，正的电源电压将上升水平低于基线曲线部的所述功率放大器的正半周期的工作状态中，正电源负载增加时，电压下降。下降到0.7 V，峰值电流为8.5 A在68 V / 8Ω功率动态电阻为4Ω0.082。 图8至11到50赫兹，500赫兹，5千赫，50千赫的瞬间的电源电压的变化，根据这些数据，可以计算出在各种频率下的功率负载动态电阻。计算结果示于表1。 计算结果表明，随着负载的增加频率，动态电阻的开关电源将显著减少。当的频率为20 Hz的近似线性的稳压电源的内阻在文献[2]，内部电阻的开关电源50赫兹，500赫兹的开关电源，近似线性的稳压电源的内部电阻的内部电阻的1.3倍50千赫的内部电阻的内部电阻的电源，5千赫的开关频率下降到线性稳压电源24％的内部电阻，是只有约10％的线性稳压器的电源的内部电阻。这表明，该开关电源具有非常低的内部电阻的高频功率电阻（在频率为50 kHz，10-3Ω数量级）。电源原因有这样的频率特性，它是可能的的PWM电路的动作也受的△I /△t的（电流变化率）的影响有关。 虽然低频率的内部电阻的电源相关文献[2]提供线性稳压电源是高的，但传统的电容滤波相全波整流电路仍然是非常小的。 因此，该开关电源，预计将有上佳表现的高保真音频功率放大器。  7的实际试听性能试听设备和文献[2]基本相同，但失真功率放大器变为288 W 162 W.这是因为输出至±70.88 V电压的开关电源供电，并用它来驱动OCL功率放大器失真功率大得多。功率放大器200W的输出功率测量时，这种失真校正技术，非线性失真小于1 kHz的0.007％。 （1）静态对比度

我所描述的开关电源的输出电压比文献[2]描述了一个线性稳压电源输出电压高得多的开关电源驱动功率放大器可以得到更大的失真输出功率。相反，在大音量的情况下，轻松地开关电源最大推力。但这样的比较是不公平的，如果两个电源性能的线性稳压电源的输出电压高达±70 V，预计将是一场平局（因为变压器的次级设计电压高振没有这种比较）。

将被转移到200 mA静态电流的功放，无论是传统电容滤波整流桥电源或开关电源供电，静态背景很安静，耳朵贴近的低音炮也无法听到的嗡嗡声，但耳朵贴近高音喇叭鑫均匀高频噪声。如果功率放大器的静态电流调整到约1.5 A传统电容滤波整流桥堆电源，耳朵贴近低音炮可以听到的嗡嗡声。但还是不能使用开关电源时，听到的嗡嗡声。其原因是，负载较重的和更大的电容滤波电路的脉动分量。开关电源，负荷增加，也导致一次整流滤波的纹波成分是较大的，你可以减小纹波背后的改造，电压调节器电路，使负荷较重的纹波也不会改变显着。 （2）动态对比度播放各种节目源，重复A，B，对比，可以发现在开关电源中低音的影响，宽松的物理意义;中音的密度，纯度，特别是高音的渗透和复杂性在各方面明显的赢家。没有任何迹象显示任何开关干扰，影响音质。 特别准备的大型交响乐，开关电源，高潮迭起的音乐，而的管弦乐合奏大声喧哗，但也清楚地听到那微弱的声音，如把比分球员的呼吸的声音的声音，细节丰富，准确的声场定位和强大的存在。尤其是那些在近几年的记录SACD片源，大动态的感觉，整个乐队演奏背景非常安静。与传统的电容滤波桥式整流电源，你必须把重点放在捕捉，以便找到一些微弱的声音，声场定位的高潮模糊，整个乐队演奏背景宁静严重下降，让人感觉打似乎是在嘈杂的环境。 如果线性稳压电源开关电源与文献[2]中的小型和中型体积相比，它们之间的差别是非常小的，而且一般不会遇到非常困难的听到它们之间的区别，但在A，B或细微的差别，如低音鼓的声音，有力的一些线性稳压电源的对比度，高安全性，可以发现真正的音响发烧友似乎是稍长的声音韵，开关电源，低音收益率稍快的低音位置略高。 Alt键区方面，圆润的线性稳压电源的声音稍微好一点，开关电源中的分辨能力略强。总体而言，虽然风格是略有不同，但没有竞争，两者的性能是相当在同一水平。

8结论成功设计的开关电源，其性能远远超过相同容量的传统电容滤波电源，质量小于传统的1 / 10的电源。通过深入的研究，以进一步提高了控制的PWM电路，减少低频率负载动态电阻的功率。其性能预计将超过线性稳压电源。另外开关电源具有效率高，成本低，体积小的优点，是完全可能的，它应该成为一种主流的高保真音频功放电源。

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开关电源具有效率高，成本低，体积小的优点，是完全可能的，它应该成为一种主流的高保真音频功放电源。

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电磁干扰并不是主要矛盾

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高频开关电源开关电源（以下简称）的特点，体积小，重量轻，效率高，被广泛应用于电子产品。